浅析电力设备的高压试验

2011-12-30冉迎春

中国新技术新产品 2011年22期

冉迎春

(四川省电力公司资阳公司，四川资阳 641300)

前言

电力设备的安全可靠运行，是电网安全可靠的保障。但是，随着电网容量的不断增大和用户对供电可靠性要求的日益提高，高压输电已经在电网系统中占有了举足轻重的地位。

高压输电工程的建设一般要经过高压试验研究、高压设备研制、高压设备试运行的考核等阶段，而电力设备的高压试验是完成上述必经阶段的基本手段和前提。电力系统中的高电压设备，其首要任务是安全可靠的运行，任何故障或事故的发生，都会影响到工农业生产的正常进行甚至给国民经济造成重大的损失。所以，高电压设备必须在长年使用中保持高度的可靠性和安全性，因此对高压设备进行一系列的高压试验是至关重要的。

1.电力设备高压试验概述

电力试验就是用电力试验设备按照规定的要求对电力设备进行连续或间断的试验，然后根据监测信息进行技术参数评估和状态诊断。对电力设备的试验是保证电力设备健康运行的必要手段，它关系着设备的利用率、事故率、使用寿命、人力物力财力的消耗，以及电力企业的整体效益等诸多问题。

对电力设备做高电压试验主要目的是:在制造厂时，对所有的原材料的试验，制造过程的中间试验，产品定型及出厂试验。其目的是检验新的高压电气设备是否符合有关的技术标准规定，严禁不合格的高压设备出厂。对于大修后的设备进行高电压的各种试验。其目的是判定设备在维修、运输过程中是否出现绝缘损伤或性能变化，以及大修后修理部位的质量是否符合原标准。

对于正在运行中的电力设备，则按规定周期进行例行的试验，一般将这种例行试验称作预防性试验。通过预防性试验可以及时发现电气设备内部隐藏的缺陷，配合检修加以消除，以避免设备绝缘在运行中由于工作电压尤其是系统过电压的作用被击穿，造成严重的设备事故以及人身事故。这样就能做到预防为主，使设备能长期、安全、经济的运行。

2.试验的分类

在绝缘故障检测试验中,高压试验是一个很重要的试验。按照试验目的的不同可分为型式试验、出厂试验、系统中进行的交接试验和预防性试验等。绝缘试验又可分为绝缘特性试验和绝缘耐压试验两大类:

2.1.绝缘特性试验

绝缘特性试验是指在较低的电压下或是用其它不会损伤绝缘的办法来测量绝缘的各种特性,从而判断绝缘内部有无缺陷。例如测量绝缘电阻、测量绝缘的介质损耗角正切值、绝缘油的物化特性、油中的气体色谱分析、空载试验、局部放电的超声波测量。实践证明,此类方法是有效的,但尚不能仅靠它来判断绝缘的耐压等级。

2.2.绝缘耐压试验

工频耐压试验、感应耐压试验、操作波试验、冲击试验等均属破坏性试验,它能发现那些危险性较大的集中性缺陷,确保绝缘有一定的等级。缺点是可能会在耐压试验时给绝缘造成一定的损伤。耐压试验必须在非破坏性试验之后进行,如果非破坏性试验已经表明绝缘存在不正常情况,则必须查明原因并加以消除后再进行耐压试验,以避免不应有的击穿和经济损失。

3.电力设备高压试验关键分析

在高电压实验室或户外试验场，工频高电压通常是采用高压试验变压器来产生的；对于GIS、电缆和电容器等电容量较大的试品，可以采用串联谐振设备来产生工频高电压。由于电力变压器作为高电压试验设备并不经济，因此，通常交流高电压试验设备只包括高压试验变压器以及串联谐振设备。高压试验电源设备应包括电力变压器。一方面，高压对试验电源提出了更高的要求，当试验变压器和串联谐振设备这两种常规方案不能满足其要求时，应考虑电力变压器方案。另一方面，在试验室，作为电力变压器的一种结构型式，升压变压器实际上常用来作为中间变压器匹配电源电压和试验所需的电压，并具有较强的适应能力。

高压输电技术的试验研究以及高压设备的绝缘考核对交流试验电源提出了更高的要求。通过对试验变压器、串联谐振设备以及电力变压器等三种可供选择的交流试验电源各自的技术经济特点进行分析比较，指出其不同的适用范围。试验变压器适用于相对较小容量试品的短时高电压试验;串联谐振设备适用于容性试品的单相高电压试验，并能满足相对较大容量要求:电力变压器作为高电压试验设备，在结构和容量上并不经济，但作为交流试验电源，却具有较强的适应能力。因此，当试验变压器和串联谐振设备这两种常规方案不能满足特高压交流试验电源的基本要求时，应考虑电力变压器方案。

高电压设备试验的应用软件提供了设备台帐或数据的录人管理功能，并针对高压设备试验数据进行全面的分析功能。针对以上需求研制开发一套高电压试验专业软件，除了能够完成各种高压电力设备的铭牌和试验数据录人、管理和查询功能外，还能够对试验数据进行基本分析。这使得实际数据得到及时准确的处理，大大提高了电力设备高压试验的效率和准确率，提高了电网运行的可靠性。

电力设备的高压试验过程是:首先根据试验设备的不同选取电源，并进行软件的系统配置，对测量的参数进行初始化，根据在线监测数据(如色谱分析数据、局部放电数据、红外测温数据等)、设备定期预试数据以及运行工况记录、缺陷记录、维修记录、出厂数据等，诊断电力设备可能出现的潜伏性故障，并做出故障的趋势预报，由此对电力设备的实际健康状态进行评估；根据电力设备故障性质预报高压电力设备健康状态，拟订出初步的试验测试结果，确定影响高压电力设备的主要指标属性或目标，采用某种决策方法进行分析。

4.电力设备高电压大功率试验站的发展

进行高电压大功率试验的专用高电压、大功率设施，又称高电压强电流试验站。它是用以研究开发高压开关设备特别是高压断路器的主要设施。高电压大功率试验站，除了具备能提供直接试验能力达数千MVA短时三相功率的大功率电源外，同时配备有相应的高电压实验设备。

虽然国外进行过大量的高压试验研究取得的成果可供借鉴和参考，但由于各国国情不同，试验研究的侧重点也不尽相同，取得的试验结果不能完全被我国高压输变电工程所采用，必须结合我国国情系统地开展高压输电技术的试验研究，包括高压电力设备的长期带电考核，因此，建设高压试验站是十分必要的。

1912年，德国AEG公司建立了第1个冲击同步发电机试验站；至今各国已先后建立近50座高电压大功率试验站。中国有4座。其中，以荷兰电工器材试验有限公司的KEMA高电压大功率试验站的功率最大，试验项目最全，是世界性的权威机构。中国最大的高电压大功率试验站是1964年建成的西安高压电器研究所试验站，由冲击同步发电机获得能源。依功率大小次序还有1963年建成的沈阳高压开关厂虎石台试验站，1979年建成的中国电力科学研究院大功率试验站和1957年建成的上海华通开关厂试验站。